基于FPGA和NIOS的背照式CCD成像系统

设计了一种基于FPGA+NIOSⅡ的背照式CCD成像系统。系统采用半导体制冷器对CCD芯片致冷,大幅降低了CCD芯片的暗电流,从而使相机具有很高的灵敏度和很低的读出噪声特性。图像数据传输采用TCP/IP协议接口,可以进行远距离网络控制。详细介绍了系统的硬件设计、制冷系统结构设计,以及相关软件设计。     

背照式CCD量子效率的工艺仿真研究

使用Silvaco软件建立了背照式CCD仿真模型,利用该模型进行了工艺和器件仿真,研究了背面减薄、背面掺杂、界面陷阱和增透膜对背照式CCD量子效率的影响.仿真结果表明:界面陷阱和硅表面反射是量子效率损失的重要原因.在完全去除过渡区后,利用峰值位于表面且具有高杂质浓度梯度的背面掺杂和适当的单层增透膜,可荻得峰值在90％以上的量子效率.     

带集成紫外滤光片的背照式CCD器件

美国喷气推进实验室的研究人员目前正在研制一种带δ掺杂和集成光学滤光片的减薄型硅CCD器件,这种CCD器件为背照式器件,它将被用作在紫外波长范围内工作的成像探测器.     

基于FPGA的科学级CCD成像系统设计

针对天文、医学等领域科学成像需要,设计了一套基于FPGA的科学级CCD成像系统,并给出了设计中关键技术的解决方法。首先,FPGA提供CCD正常工作所需要的时序信号,驱动CCD输出模拟图像;再将模拟信号预放大、相关双采样、AD转化后输出给FPGA进行处理;最后,将图像信号在FPGA内部进行格式重组、添加图像信息等操作后输出给存储与显示单元。实验结果表明,获取的图像质量较好,不制冷时读出噪声仅6个电子,满足了科学成像的需要。整个系统性能稳定可靠、实时性强,具有较好的通用性。     

基于面阵CCD全景成像系统设计

介绍了一种基于面阵CCD相机360°扫描的全景成像系统。从系统组成及功能出发,详细描述了系统的工作流程,通过对CCD相机旋转获取更大垂直角度的图像,对图像数据量进行分析,采取压缩、解压缩手段解决网络通信中数据量大的问题,提出了一种基于位置信息进行全景图像拼接的方法,同时提出了一种基于灰度值映射数组的全景图像增强的算法。     

CCD成像系统中模拟前端噪声的研究

为了提高CCD成像电子学系统的信噪比,设计了3种模拟前端电路,借助Orcad软件对它们的输出波形进行比较,分析电路结构与噪声产生机理的关系,从理论上比较3种电路结构的噪声水平。然后采用三线阵CCD探测器KLI8023和视频处理器TDA9965在硬件上实现3路模拟前端的电路设计,并通过X64-LVDS采集卡分别将3路图像信息显示在终端机上。每个像元成像50次,统计这50次的均方差（噪声）和信噪比,通过拟合曲线比较三路模拟前端的噪声水平和信噪比。在相同光照条件下,第1路的信噪比达到750dB,第3路只有600dB,验证了理论分析的结果,讨论不同像元频率、带宽与信噪比的关系,为今后的成像系统电路设计提供参考和实验依据。     

背照式CCD图像传感器减薄技术研究

提出了一种研磨减薄和化学腐蚀结合的方法,减薄CCD衬底。研磨减薄采用三氧化二铝的颗粒,减薄硅片至100 μm,化学腐蚀采用HF酸、硝酸、冰乙酸组成的混合溶液。实验表明,HF酸、硝酸、冰乙酸比例为2:1:11时,混合溶液对衬底与外延层的腐蚀速率比达到89:1。使用本技术减薄1 024×512可见光CCD,实现了背照式成像。     

CCD类成像器件的噪声研究

CCD图像传感器的输出信号是空间采样的离散模拟信号,其中夹杂着各种噪声和干扰。对CCD信号进行处理的目的就是在不损失图像细节的前提下,尽可能地消除噪声和干扰,以提高信噪比,获取高质量的图像。为此,必须对CCD的噪声种类和特性有所了解,并针对各种噪声进行相应的去噪处理。所以对CCD成像器件噪声部分的研究,有利于提高CCD成像器件的分辨率,也能提高探测微弱光的能力。     

雷达微弱目标检测前跟踪算法综述

军事隐身目标的出现,给雷达带来了严峻的挑战.检测前跟踪算法是雷达微弱目标检测和航迹处理的一种有效方法.文中对雷达微弱目标检测前跟踪算法进行了综述,首先介绍了三维匹配滤波、Hough变换、动态规划和粒子滤波4类最常用的检测前跟踪实现算法的基本原理,然后述评了4类检测前跟踪算法的研究进展情况,最后在分析现有检测前跟踪算法问题的基础上,展望了雷达微弱目标检测前跟踪算法的发展趋势.     

基于光电二极管检测电路的噪声分析与电路设计

光电二极管可以将光信号转化为电信号,它主要是通过半导体PN结的光电效应来实现这一转化步骤的.通过光电二极管对电路的噪声进行检测具有重要意义,就主要分析光电二极管对电路的噪声检测的价值,同时简单的分析相关的电路设计问题,希望所得结果能够为相关领域提供有价值的参考.     

用于高速微弱光信号的平衡探测技术研究

长距离高速微弱光电探测技术在激光通信中应用广泛。为了在未被噪声湮没的环境中检测出所需的微弱信号,采用平衡探测技术对单管探测和平衡探测进行对比,并且对具体的平衡探测器电路进行了理论分析和仿真,得出了在一致性系数较大(k>0.6)时平衡探测器的信噪比优于单管探测的结论。从理论上分析了单管和双管探测的最小可探测光功率。结果表明,把平衡探测技术用于高速微弱光信号探测具有很大的优越性。     

微弱光信号检测电路的设计和噪声分析

针对光信号检测电路对微弱光信号放大所带来的带宽和信噪比的问题,设计了一种微弱光信号检测电路。通过动态补偿的方法,在保证低噪声的同时使电路拥有良好的响应度。并通过电路的波特图形分析了电路的噪声,给出了减小电路噪声的方法。该电路主要用于检测快速变化的微弱光信号。     

高灵敏加速度计微弱信号提取电路设计与测试

介绍了一种压阻式高灵敏加速度传感器微弱信号提取电路。该信号提取电路采用两级信号放大设计,两级之间设计有二阶巴特沃兹低通滤波器。本设计电路通过电路仿真软件进行仿真和外接加速度计测试。测试结果表明,该微弱信号检测提取电路可以很好地对高灵敏MEMS加速度计输出的信号进行放大,具体表现为可将传感器输出信号从毫伏级放大到伏级。采用这种电路设计的MEMS高灵敏加速度计输出信号具有良好的低频特性,可以满足高灵敏传感器宽频带测试的需要。     

基于光电检测的红外光信号接收电路设计

由于红外器件的广泛应用,红外光信号的检测受到许多学者的关注。为解决红外光信号容易受到太阳光干扰的问题,在光电检测原理的基础上,根据红外光信号和噪声的特点,设计了红外光信号检测的前置调理电路。将微弱的光信号通过光敏三极管转换成电信号,并通过放大、滤波等处理,滤除了部分高频和低频噪声,使转换后的电信号放大到适合后续电路处理的幅度范围内。试验结果表明,该检测电路可以满足一般场合的红外光信号的检测,输出电压的幅度可以由毫伏级放大到几伏,能够滤除太阳光中高频和低频分量。     

用于数字闭环加速度计的差动电容检测电路

数字闭环加速度计是加速度计领域最新的研究课题,它具有直接输出数字信号、累积误差小,采样时间短等优点,因此对差动电容检测电路的要求也很高。本文为满足数字闭环加速度计的需要设计的单载波调制解调型差动电容检测电路,分析了方案优缺点,给出了系统和检测电路的原理框图,以及各个功能模块的电路图和传递函数,最后通过实验验证,得到该电路满足灵敏度高,分辨性能好的要求,并且该电路在其他微弱信号检测领域也具有一定的实用意义。     

利用小波变换与Gabor滤波检测红外小目标

将小波变换应用于红外图像,提出了一种新的弱小目标检测方法。该算法首先对图像进行小波变换。为了获取图像的多方向性分解,使用Gabor滤波器与高频信号做卷积运算得到24个方向的高频信息。计算各点的局部能量以及方向离散值,将以上特征融合,得到图像的多特征统计值。其次采用Renyi信息熵分割完成目标检测。最后,由于卷积运算,将会造成弱小目标点的扩大。因此,利用检测结果中小目标具有较大面积的特点,有效地排除了虚警。实验结果表明,该算法参数较少,能较精确地检测出红外弱小目标。     

微弱信号高精度线性放大电路的设计

一般传感器的输出信号多为微弱的线性直流电压信号,电压值在几毫伏到几十毫伏之间,而测量仪表大多采用单片机进行数据的采集与处理,这就要求对传感器的输出信号进行高精度、线性的放大[1]。本文的设计电路由惠斯通电桥电路和两级运算放大电路构成,第一级运算放大电路由一个双运算放大器构成,双运算放大器可获得的较严格的匹配在性能上有显著提高;第二级运算放大电路实现二次放大和滤波作用。与传统的三运放差分放大电路相比,本设计电路具有较高的共模抑制比和较好线性度。